空间目标监视和检测是维护空间环境安全的重要保障, 天基观测是其中的一个重要观测手段。在天基观测图像中, 恒星和空间小目标形状、大小相似, 影响空间小目标的检测。且空间环境复杂, 图像的噪声也会对空间小目标检测造成干扰。针对以上问题, 提出了一种基于轨迹预判的空间小目标在轨检测方法。首先对图像进行预处理, 包含使用图像滤波剔除坏像元和背景影响以及阈值分割。对相机进行畸变误差校正, 再进行坐标系转换以及匹配星表剔除大部分恒星。然后采集多帧图像, 对候选目标进行轨迹关联、预判, 确定搜索范围。最后实现对空间小目标的检测。本检测方法具有以下几方面的优势: 在低信噪比下, 实现高检测精度和低虚警率; 减少搜索范围, 提高在轨实时检测能力; 具备对连续帧图像上目标不连续出现的检测能力, 适应更复杂的空间环境下目标检测需求。本检测方法的检测能力在硬件系统上得到了验证, 实验结果表明, 该算法在检测信噪比为2的目标时也具有99.9%的检测率和0.002%的虚警率, 为在轨空间小目标检测提供参考。

本文面向空间点目标探测, 设计了基于高灵敏度CMOS传感器的空间点目标探测系统。首先对CMOS传感器图像进行降噪, 提高传感器的探测灵敏度; 其次, 采用DSP+FPGA嵌入式架构, 设计了基于星图匹配信息构建的点目标探测算法, 并详细介绍了算法原理和步骤。最后, 采用电子星图模拟器对该探测系统进行测试。结果表明: 该嵌入式系统具备1 024×1 024@20p格式视频的实时处理能力, 可以探测6等星。当信噪比大于6, 视轴指向误差小于1°时, 对于不同运动速度、不同尺寸点目标均能准确探测, 识别正确率接近100%。综合而言, 该空间点目标探测方法的计算精度高、适应性强、可靠性高, 能够应用于空间点目标的有效探测。

在深入分析监测设备CCD图像特点的基础上, 提出了一种深空背景弱小运动目标检测新方法。该算法使用“列高通滤波器”进行背景抑制；采用序列图像多帧累加增强目标与恒星的对比度, 用交叉投影法确定星点区域, 提取局部星图, 利用局部星图匹配剔除恒星干扰；结合候选目标的特征, 采用基于逻辑的最近邻关联方法完成目标检测。结果表明, 该算法可满足深空背景弱小运动目标实时检测的要求。